JPH05115437A - 眼軸長測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検眼が乱視を伴っていても、測定光を眼底
に集光させることのできる眼底長測定装置を提供する。 【構成】 被検眼の眼軸長を測定する眼軸測定装置であ
って、前記被検眼角膜の内側にリング虚像を形成させる
リング照明光学系１０１と、被検眼角膜で反射する角膜
反射光が入射する角膜測定光学系１００と、この角膜測
定光学系に入射する角膜反射光から被検眼角膜の曲率半
径を演算して乱視強度および乱視軸を求める角膜曲率演
算手段３００と、補正光学系５６に光軸回りに回転可能
に設けられ、回転される回転角に応じて補正強度や乱視
軸の方向が変わる乱視補正光学系５９と、前記角膜曲率
演算手段によって演算される乱視強度および乱視軸に基
づいて前記乱視補正光学系を回転させて被検眼角膜の乱
視を補正する回転手段７,８,３０１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検眼の屈折力に応
じて測定光束を補正光学系で補正して前記被検眼に照射
し、該被検眼眼底で反射した反射光が入射する測定光学
系を備え、該測定光学系に入射した反射光を利用して被
検眼の眼軸長を測定する眼軸長測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、測定光を被検眼に照射し、こ
の被検眼の眼底で反射する反射光を、基準となる参照光
と干渉させて眼軸長を測定する眼軸長測定装置が知られ
ている。

【０００３】この眼軸長測定装置では、被検眼の屈折力
を補正する屈折力補正光学系を設けて、被検眼の屈折力
に拘らず常に測定光を眼底に集光できるようにしてい
る。これは、照射される測定光が眼底で十分に集光され
ないと、得られる反射光が弱くなるとともに、眼底の反
射光の波面と参照光の波面とが大きく異なって十分な干
渉光を得ることができなくなり、正確な眼軸長の測定に
支障を来たすので、これを防止するためのものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被検眼
が乱視を伴っている場合には、屈折力補正光学系では測
定光を眼底に十分に集光させることができず、反射光量
の不足により正確な眼軸長の測定を行なうことができな
くなるという問題があった。

【０００５】この発明は、上記問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは、被検眼が乱視を伴っ
ていても、測定光を眼底に集光させることのできる眼軸
長測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、被検眼の屈折力に応じて測定光束を補正
光学系で補正して前記被検眼に照射し、該被検眼眼底で
反射した反射光が入射する測定光学系を備え、該測定光
学系に入射した反射光を利用して被検眼の眼軸長を測定
する眼軸長測定装置であって、前記被検眼角膜をリング
状に照明するリング照明光学系と、前記被検眼角膜で反
射する角膜反射光が入射する角膜測定光学系と、この角
膜測定光学系に入射する角膜反射光から被検眼角膜の曲
率半径を演算して乱視強度および乱視軸を求める角膜曲
率演算手段と、前記補正光学系に光軸に対して移動可能
に設けられ、その移動量に応じて補正強度や乱視軸の方
向が変わる乱視補正光学系と、前記角膜曲率演算手段に
よって演算される乱視強度および乱視軸に基づいて前記
乱視補正光学系を回転させて被検眼角膜の乱視を補正す
る回転手段とを備えていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明は、上記構成により、リング照明光学
系が被検眼角膜の内側にリング虚像を形成させ、角膜測
定光学系が角膜で反射する角膜反射光を受光し、角膜曲
率演算手段が前記角膜反射光から被検眼角膜の曲率半径
を演算するとともに乱視強度および乱視軸を演算し、回
転手段が乱視強度および乱視軸に基づいて前記乱視補正
光学系を回転させて被検眼角膜の乱視を補正する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係る眼軸長測定装置の実施
例を図面に基づいて説明する。

【０００９】図１は眼軸長測定装置の光学系の配置を示
したものであり、この眼軸長測定装置は、眼軸長測定光
学系（測定光学系）10と角膜曲率測定光学系（角膜測定
光学系）100とを有している。

【００１０】眼軸長測定光学系10は、被検眼Ｅに向けて
レーザー光を射出する測定光学系20と、基準光路を有す
る基準干渉光学系70とを有している。

【００１１】測定光学系20は、レーザー光を射出する半
導体レーザー（レーザー光源）11と、そのレーザー光を
平行光束にするコリメータレンズ12と、反射光の半導体
レーザー11への入射を防止する光アイソータ13と、レー
ザー光を２分割して一方のレーザー光を基準干渉光学系
70へと導くビームスプリッタ14と、その他方のレーザー
光を被検眼Ｅに向けて照射する測定干渉光学系30とを備
えている。前記半導体レーザー11には、図示しない加熱
冷却板が取り付けられ、この加熱冷却板にペルチェ効果
型素子（図示せず）が取り付けられている。そして、こ
のペルチェ効果型素子を制御することにより、半導体レ
ーザー11チップの温度を制御する。

【００１２】測定干渉光学系30は、前記ビームスプリッ
タ14で分割された他方のレーザー光を角膜照射レーザー
光と眼底照射レーザー光とに分割するビームスプリッタ
15と、前記角膜照射レーザー光を対物レンズ17を介して
被検眼Ｅの角膜頂点へ集光させて角膜Ｅａを照射する角
膜照射光学系40と、前記眼底照射レーザー光を対物レン
ズ17を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒへ集光させて眼底Ｅｒ
を照射する眼底照射光学系50と、眼底Ｅｒで反射する眼
底反射光と角膜Ｅａで反射する角膜反射光との干渉光を
受光する受光光学系60とを有している。

【００１３】角膜照射光学系40は、全反射ミラー41と、
眼底照射光学系50と角膜照射光学系40の光路長を一致さ
せる光路長補正板42と、集光レンズ43と、角膜頂点Ｅａ
と共役位置に配置され角膜以外の反射光を除去する絞り
44とを有している。光路長補正板42は、少なくとも２つ
の部材から構成され後述する乱視補正光学系が光路中に
あるかないかによって補正する光路長が異なるように構
成されている。

【００１４】眼底照射光学系50は、集光レンズ52と、眼
底Ｅｒと共役位置に配置され眼底以外の反射光を除去す
る絞り53と、コリメータレンズ54と、全反射ミラー55
と、補正光学系56と、ビームプリッタ57とを有してい
る。このビームスプリッタ57は角膜照射光学系40の光束
と眼底照射光学系50の光束とを合成するとともに同軸光
として被検眼Ｅを照射するためのものである。

【００１５】補正光学系56は、光軸方向に移動して被検
眼Ｅの屈折力を補正する屈折力補正レンズ58と、被検眼
Ｅの乱視を補正する乱視補正光学部材（乱視補正光学
系）59とを有している。

【００１６】乱視補正光学部材59は、図示の実線位置か
ら破線で示す光路外へ移動できるようになっており、絶
対値が等しく符号が互いに異なる円柱レンズからなる２
つのクロスシリンダ59ａ，59ｂ（図２参照）から構成さ
れている。

【００１７】クロスシリンダ59ａ，59ｂは、図２に示す
ように、光軸50ａ回りに回転可能となっており、クロス
シリンダ59ａ，59ｂの交差角２αを保ったまま同方向
へ、すなわち、クロスシリンダ59ａ，59ｂの円柱軸Ｍ，
Ｎの中間方向の軸線Ｐを光軸50ａ回りに回転されること
により、被検眼Ｅの乱視軸を補正することができる。
又、軸線Ｐを中心にして互いに逆方向へクロスシリンダ
59ａ，59ｂを等角度回転させて交差角２αを調整するこ
とにより被検眼Ｅの乱視強度が補正される。

【００１８】クロスシリンダ59ａ，59ｂは、図３に示す
ように、基台１に固定された円筒２の両端に回転自在に
嵌合された回転筒３，４に保持されている。回転筒３，
４は歯車５，６を介してモータ７，８によって回転さ
れ、この回転筒３，４の回転によってクロスシシリンダ
59ａ，59ｂが光軸50ａ回りに回転されるものである。基
台１は例えば図示しないソレノイド等によって矢印方向
へ移動され、この移動により乱視補正光学部材59が光路
外や光路内へ移動される。

【００１９】乱視補正光学部材59が、測定光学系の光路
中に挿入されると、その分だけ光路長が長くなる。これ
が測定結果に誤差として表れないようにするため、角膜
照射光学系40に設けられている光路長補正板42を傾け、
角膜照射光学系40の光路長も同じ量だけ長くなるように
構成されている。

【００２０】基準干渉光学系70は、ビームスプリッタ1
4，71と、全反射ミラー72と、全反射ミラー73と、受光
器74等とを有している。そして、ビームスプリッタ14，
71と、全反射ミラー72，73等とで基準干渉光路が形成さ
れ、全反射ミラー72で反射されるレーザー光と全反射ミ
ラー73で反射されるレーザー光とがビームスプリッタ71
によって合成され干渉し、受光器74がその干渉光を受光
するようになっている。また、ビームスプリッタ14から
全反射ミラー72と全反射ミラー73とまでの光路差である
基準光路差２（Ｌ１−Ｌ２）は眼軸長Ｌｅｙｅより十分
長く設定されている。角膜曲率測定光学系100は、被検
眼Ｅの角膜Ｅａに前記レーザー光の波長領域と異なる波
長領域の光であってメリジオナル断面が平行光であるリ
ング状の光を照明するリング照明光学系101と、前記レ
ーザー光を透過しパターン光を反射するダイクロイック
ミラー102と、リレーレンズ103と、全反射ミラー104
と、結像レンズ105と、絞り106と、ＣＣＤ等からなる２
次元撮像素子107とを有している。

【００２１】いま、半導体レーザー11からレーザー光が
射出されてコリメータレンズ12，光アイソレータ13，ビ
ームスプリッタ14を介して測定干渉光学系30のビームス
プリッタ15に達すると、該レーザー光が角膜照射レーザ
ー光と眼底照射レーザー光とに分割される。そして、角
膜照射レーザー光は角膜照射光学系40によって角膜頂点
に集光されて角膜Ｅａを照射する。該角膜照射用レーザ
ー光は角膜Ｅａで反射され、この反射した角膜反射光が
角膜照射光学系40を逆行する。角膜照射光学系40の絞り
44は角膜反射以外の光を除去するので、角膜反射光のみ
が絞り44を通過し平行光束となってビームスプリッタ15
に到達する。

【００２２】他方、ビームスプリッタ15で分割された眼
底照射用レーザー光は眼底照射光学系50によって眼底Ｅ
ｒへ集光されて眼底Ｅｒを照射する。そして、該眼底照
射用レーザー光は眼底Ｅｒで反射され、この反射した眼
底反射光が眼底照射光学系50を逆光する。眼底照射光学
系50の絞り53は眼底反射以外の光を除去するので眼底反
射光のみが絞り53を通過し平行光束となってビームスプ
リッタ15に到達する。そして、ビームスプリッタ15で角
膜反射光と眼底反射光とが干渉し、この干渉光は受光光
学系60へ導かれる。

【００２３】受光光学系60は、結像レンズ61と、受光器
62とを有し、ビームスプリッタ15で干渉された干渉光は
結像レンズ61によって受光器62の受光面62ａに集光さ
れ、受光面62ａに干渉縞が形成される。そして、受光器
62は干渉縞の強度に応じた受光信号を出力する。

【００２４】一方、ビームスプリッタ14で分割されて基
準干渉系70へ入射したレーザー光は、さらにビームスプ
リッタ71で分割されて全反射ミラー72，73に達し、ここ
で反射して再度ビームスプリッタ71へ達する。ビームス
プリッタ71では、各反射光が合成されて互いに干渉を起
し、この干渉光が受光器74に受光され、受光器74が干渉
光の強さに応じた受光信号を出力する。

【００２５】ここで、半導体レーザー11から射出される
レーザー光の波長をある範囲で変化させたときの受光器
62，74の出力信号に基づいて眼軸長を求める。

【００２６】測定干渉光学系30のビームスプリッタ15か
ら眼底照射光学系50を経由して眼底Ｅｒまでの往復光路
と、ビームスプリッタ15から角膜照射光学系40を経由し
て角膜Ｅａまでの往復光路の光路差は、眼底照射光学系
50の光路と角膜照射光学系40の光路とが同じであるから
２Ｌｅｙｅ（眼軸長の空気換算した値）となる。

【００２７】基準干渉光学系70の基準光路の光路差をＬ
＝２（Ｌ１−Ｌ２）、レーザー光の波長をλ、波長変化
量を△λとすると（Ｌは一定）、初期の受光器74での位
相差は２π（Ｌ／λ）、波長変化後の位相差は２π｛Ｌ
／（λ＋△λ）｝であり、波長を連続的に変化させるこ
とにより、位相差が２π（Ｌ／λ）から｛Ｌ／（λ＋△
λ）｝へ連続的に変化する。ここで、λ》△λとする
と、波長変化後の位相差は、２π（Ｌ／λ−Ｌ△λ／λ
²）表わせ、位相差の変化は、２π（Ｌ△λ／λ²）とな
り、波長変化により受光器74で観測する干渉縞の強度が
周期的に変化する。

【００２８】同様に、受光器62では、位相差の変化が２
π（２Ｌｅｙｅ△λ／λ²）となり、受光器62で観測さ
れる干渉縞の強度が変化する。これら周期的に変化する
強度の信号から眼軸長を算出する。

【００２９】受光器62での位相差の変化をφ１、受光器
74での位相差の変化をφ２とすると、 φ１＝２π（２Ｌｅｙｅ△λ／λ²）…（１） φ２＝２π（Ｌ△λ／λ²） …（２） となる。これらより、△λ／λ²を消去すると、 Ｌｅｙｅ＝Ｌ・φ１／２φ２ …（３） となり、受光器62，72で得られる信号の位相差の変化量
を求めることによりＬｅｙｅが算出できる（Ｌは既
知）。Ｌｅｙｅが求まると、眼球内部の屈折率ｎｅｙｅ
（構造、組成を考慮した平均値）で割ることにより眼軸
長が求められる。

【００３０】 眼軸長（ＡＬ）＝Ｌｅｙｅ／ｎｅｙｅ…（４） 次に、波長変化と信号処理について説明する。

【００３１】半導体レーザー11はパルス（図５の（ａ）
参照）状に駆動される。半導体レーザーをONにすると、
半導体レーザー11チップの温度が上昇していき、その温
度が平衡に達するまでに時間がかかる。そして、半導体
レーザー11チップの温度が変化すると発振波長が変化
し、温度と波長の関係はモードホップの起こる位置以外
では１対１に対応する。すなわち、半導体レーザー11を
ONにすると半導体レーザー11チップの温度変化が起こ
り、付随して射出レーザー光の波長変化が起こる。

【００３２】この温度変化は、矩形波信号図５の（ｂ）
に示すように、発振開始直後の変化が急激で、次第に収
斂していく。一定時間後、半導体レーザー11をOFFして
温度を元の状態に復帰させると共に、レーザー光の照射
を停止する。半導体レーザ11のバルス駆動により平均の
照射光量を少なくして測定時の光量を上げることができ
る。パルス幅は波長変化の幅を考慮して決める。例えば
１ＫＨz程度の速さで半導体レーザー11を矩形駆動させ
ると、温度変化に対して波長が変化する主要部分の利用
ができ、しかも再現性もある。

【００３３】半導体レーザー11は、モードホップ間隔が
波長変化幅より広いものを使用し、パルス期間の温度変
化の間にモードホップが起きないように、半導体レーザ
ー11の基準温度を図４に示す駆動制御回路201で図示し
ないペルチェ素子で制御しておく。つまり、レーザー光
の基準波長を制御しておく。

【００３４】この温度変化に対し、発振出力の変化（矩
形入力を加えONした時に出力が安定するまでに過渡期間
があり、その過渡期間である出力変動部分は図５の
（ａ）において省略してある。）は非常に早く収束する
からパルス期間での強度変化はほとんど無いと言える
（従って、実際にはこの過渡期間を過ぎた時点から利用
する）。ただし、この時の波長変化は直線的でなく、初
めに大きく変化し次第に変化量が小さくなる。従って、
得られる信号の周波数は、初期で非常に高く時間の経過
とともに次第に低下していく。

【００３５】図５の（ｃ）（ｄ）から分かるように、受
光器62，54から出力される受光信号Ｓ１，Ｓ２の周波数
も初期期間で高く、時間の経過とともに次第に低下して
いく。従って、図５の（ｃ）（ｄ）に示す信号Ｓ１，Ｓ
２をそのまま一定周波数のトリガーを用いてＡ／Ｄ変換
し、これをデータとすると、初期期間では周波数が高
く、時間の経過とともに次第に周波数が低下する信号と
して記録されてしまい、そのままでは、そのデータから
信号の周期を正確に算出することはできない。

【００３６】いま（３）式を変形すると、 ２Ｌｅｙｅ／Ｌ＝φ１／φ２ …（５） となる。

【００３７】これは、基準光路と測定光路の位相差変化
の比がそのまま光路差の比になっていることを意味す
る。つまり、波長がある量変化すると、位相差の変化は
光路差に比例するから、基準光路の信号と測定光路の信
号を比較すると、同じ時点ではいつも位相変化の比は光
路差の比になっている。これは、半導体レーザー11の波
長が連続的であればどのように変化しても成り立つ。そ
こで、基準光路の光路差を、測定光路に対して十分長く
し、その基準光路からの干渉信号をトリガ信号として測
定光路の干渉信号をサンプリングし、そのサンプリング
したデータを順に並べてやれば、見かけ上等周期の信号
が得られる。

【００３８】つまり、基準光路からの干渉信号一周期毎
に一個のトリガ信号を発生させ、このトリガ信号によっ
て測定信号をサンプリングし、メモリに書き込んでいく
ことは、不定周期のトリガを等間隔のメモリアドレスに
置き換えて考えることを意味する。測定信号周期とトリ
ガ周期の比は一定であるからメモリ上の信号は等周期信
号になるのである。このように、各パルス毎に信号をメ
モリに記憶していく。

【００３９】次に、メモリされたデータから周期解析を
行なうわけだが、現実の信号には電気的なノイズが乗っ
ているから、複数パルスについて、例えば128パルスに
ついて平均してランダムノイズの除去を行い、周期解析
を行なう。

【００４０】ここで求まる周期Ｔは、信号のトリガに対
する比φ１／φ２＝Ｔを意味するから、周期Ｔを求める
ことにより（５）式から直ちにＬｅｙｅが求まる。実際
には、眼球内部の異なる反射面かせの反射光による信号
も乗っているので、周期解析時に選別する。

【００４１】図４は、上記の方法によって眼軸長Ｌｅｙ
ｅを求める信号処理回路の構成を示したブロック図であ
る。

【００４２】以下、その構成と作用を図５に示す波形を
参照しながら説明していく。

【００４３】図４において、201は半導体レーザー11に
パレス電流（図５の（ａ）参照）を供給して半導体レー
ザー11を駆動させるとともに図示しないペルチェ効果形
素子によって半導体レーザー11チップの温度を制御する
駆動制御回路、202はトリガ回路で受光器74からアンプ2
03を介して出力される受光信号Ｓ２の１周期毎に図５の
（ｅ）に示すようにトリガ信号Ｓgを出力していく。そ
して、受光器62からアンプ205を介して出力される受光
信号Ｓ１をトリガ回路202から出力されるトリガ信号Ｓg
のタイミングでＡ／Ｄ変換器204がＡ／Ｄ変換してい
く。206はＡ／Ｄ変換器204によってＡ／Ｄ変換されたデ
ジタル値を記憶していくメモリで、図５の（ｆ）に示す
ように、信号Ｓ１の振幅値に応じたデジタル値を記憶し
ていく。

【００４４】そして、演算回路207がメモリ206に記憶さ
れたデータに基づいて周期解析を行なって周期Ｔを求
め、この周期Ｔから（５）式および（４）式により眼軸
長ＡＬを演算する。

【００４５】ここで、示した方法は、眼底Ｅｒに測定光
を照射する際、該測定光を眼底Ｅｒに十分に集光させる
ことが必要である。もし、眼底Ｅｒに測定光が十分に集
光しない場合には、眼底Ｅｒでの反射光は、照射光と同
一の波面をもたなくなり、絞り53を通過しにくいものと
なる。さらに、ビームスプリッタ15により合成される眼
底反射光と角膜反射光の波面が同一でなくなり、それら
反射光の干渉効率が低下し、受光器62から出力される干
渉信号の効率が低下することとなる。

【００４６】そこで、眼底照射光学系50に設けた屈折力
補正レンズ58によって、被検眼Ｅの屈折力を補正し、こ
れにより被検眼Ｅの屈折力に拘らず常に眼底照射レーザ
ー光が眼底Ｅｒに十分に集光できるようにしている。し
かし、被検眼Ｅが乱視をともなっている場合には、眼底
照射レーザー光を眼底Ｅｒに十分に集光させることがで
きなくなるので、乱視補正光学部材59を補正光学系56に
設けている。

【００４７】乱視補正光学部材59は、既に説明したよう
に、クロスシリンダ59ａ，59ｂの回転角等によって被検
眼Ｅの乱視軸や乱視強度を補正するものである。この補
正は乱視強度と乱視軸を事前に知っていない場合には、
試行錯誤により補正していくので、その作業が非常に厄
介であり時間も長時間要してしまうという問題がある。

【００４８】そこで、この実施例では、乱視強度と乱視
軸を測定して自動的に乱視を補正するものである。乱視
では、角膜曲率半径の径方向による違いに起因する乱
視、すなわち、角膜乱視が大部分を占めるので、この角
膜乱視を角膜曲率測定光学系100によって測定する。

【００４９】角膜曲率測定光学系100のリング照明光学
系101が被検眼角膜Ｅａにリング状のパターン光を照明
すると、角膜Ｅａで反射される反射光により角膜Ｅａの
内側にリング虚像Iが形成される。このリング虚像Iを形
成する虚像反射光は対物レンズ17を通過してダイクロイ
ックミラー102で反射される。このダイクロイックミラ
ー102で反射した虚像反射光は、リレーレンズ103、全反
射ミラー104、結像レンズ105、絞り106を経て２次元撮
像素子107上にリング像を形成する。角膜曲率半径測定
光学系200の結像倍率は既知であるので、２次元撮像素
子207上に結像されたリング像の半径を調べる事により
角膜曲率半径を算出することができる。この角膜曲率半
径は曲率演算回路300によって演算するものである。

【００５０】ここで、被検眼Ｅに乱視がある場合にはこ
のリング像は楕円状になる。この楕円の長径と短径およ
び長径の傾きの軸方向を求めれば、角膜乱視の強さと乱
視軸が計算できる。角膜反射によるリング像から角膜乱
視を演算する方法は周知であるから割愛する。

【００５１】図６に示すコントローラー301が曲率演算
回路300の計算結果に従って、ドライバ302，303を介し
てモータ７，８の回転を制御する。この制御により、図
３に示す、回転筒３，４が計算結果に応じた角度だけ回
転される。すなわち、クロスシリンダ59ａ，59ｂが光軸
50ａ回りに計算結果に応じた角度だけ回転される、すな
わち、クロスシリンダ59ａ，59ｂの円柱軸Ｍ，Ｎの中間
方向の軸線Ｐ（図２参照）が被検眼Ｅの乱視軸と一致さ
れ、また、クロスシリンダ59ａ，59ｂの交差角２αが乱
視強度に応じた角度に設定されて乱視軸や乱視強度の補
正が行なわれる。そして、コントローラ301とモータ
７，８とで回転手段が構成される。

【００５２】これら補正により、被検眼Ｅが乱視を伴っ
ていても眼底照射光学系50から射出する眼底照射レーザ
ー光を眼底Ｅｒに十分に集光させることができ、この結
果受光器62から出力される干渉信号の効率を上げること
ができることとなる。

【００５３】この実施例では、眼軸長測定光学系10の光
軸10ａと角膜曲率測定光学系100の光軸100ａの一部、す
なわち、被検眼Ｅからダイクロイックミラー102までの
光軸を共通にしているので、角膜曲率半径測定光学系10
0に対して算出した乱視の軸方向は、そのまま眼軸長測
定光学系10に対する軸方向となり、曲率演算回路300で
算出した値をそのまま使用して乱視軸を補正することが
でき、その補正を容易に行なうことができることとな
る。

【００５４】図７は、第２実施例を示す。この実施例
は、角膜曲率半径測定機能に角膜頂点距離測定機能を付
加したもので、装置の基準位置から眼底までの距離を測
定する眼底距離測定光学系300と、角膜までの距離を測
定する角膜距離測定機能を有する角膜曲率測定光学系40
0とから構成される。

【００５５】まず眼底までの距離を測定する方法につい
て述べ、次に角膜距離測定について述べる。

【００５６】この実施例では、眼軸長は、眼底までの距
離を干渉法によって測定し、この測定値と角膜曲率測定
光学系400で求める角膜までの距離の差から求めるもの
である。

【００５７】眼底距離測定光学系300は、単波長かつ波
長変化可能なレーザー光を被検眼Ｅに向けて照射する測
定光照射光学系310と、基準干渉系70とからなる。

【００５８】測定光照射光学系310は、半導体レーザー1
1と、コリメータレンズ12と、光アイソレータ13と、ビ
ームスプリッタ14と、集光レンズ311と、空間フィルタ3
12と、前記ビームスプリッタ14を通過してきたレーザー
光を眼底照射レーザー光と参照レーザー光とに分割する
ビームスプリッタ313と、前記眼底照射レーザー光を対
物レンズ17を介して眼底Ｅｒへ集光させて該眼底Ｅｒを
照射するとともに該眼底Ｅｒで反射した眼底反射光を入
射する測定干渉光学系320と、前記参照レーザー光をコ
リメータレンズ314を介してミラー（参照面）315で反射
させてビームスプリッタ313へ戻す参照光学系330と、測
定干渉光学系320へ入射した眼底反射光とビームスプリ
ッタ313へ戻った参照レーザー光とがビームスプリッタ3
13で合成され干渉を起し該干渉光を受光する受光光学系
340とを有している。

【００５９】測定干渉光学系320は、コリメータレンズ3
21と、補正光学系56と、レーザー光を反射しリング照明
光を透過するダイクロイックミラー322とを有してい
る。

【００６０】受光光学系340は、眼底反射光と参照面315
で反射した参照光以外の反射光を除去する絞り341と、
結像レンズ342と、受光器343とを有し、ビームスプリッ
タ313で干渉される干渉光は結像レンズ342によって受光
器343の受光面343ａに集光され、受光面343ａに干渉縞
が京成される。そして、受光器343は干渉縞の強度に応
じた受光信号を出力する。

【００６１】このように構成すると、受光器343に受光
される干渉光は、ビームスプリッタ313から被検眼眼底
Ｅｒまでの光路長Ｌｔとヒームスプリッタ313から参照
面315までの光路長Ｌｒの差の２倍の位相差を持つ。こ
こで、半導体レーザー111の射出するレーザー光の波長
をある範囲で変化させ、第１実施例と同様な原理で受光
器343，74の受光信号を処理すると、参照面315の作る基
準面206（図12参照）から眼底Ｒまでの距離（Ｌｔ−Ｌ
ｒ）が測定できる。

【００６２】一方、角膜曲率測定光学系400は、リング
照明光学系101と、第１結像光学系410と、第２結像光学
系430とを有している。

【００６３】第１結像光学系410は、対物レンズ17と、
ハーフミラー411と、リレーレンズ412と、ミラー413
と、リレーレンズ414と、絞り415と、結像レンズ416
と、２次元撮影素子417等とを有している。

【００６４】第２結像光学系430は、対物レンズ17と、
ミラー431、432と、リレーレンズ433と、ミラー434と、
絞り435と、ハーフミラー436と、結像レンズ416と、２
次元撮像素子417等とを有している。

【００６５】リング照明光学系101によって被検眼Ｅに
リング状のパターン光を照明すると、角膜Ｅａで反射さ
れる反射光により角膜Ｅａの内側にリング虚像Ｉが形成
される。

【００６６】このリング虚像Ｉを形成する虚像反射光は
対物レンズ17、ダイクロイックミラー322を通過してハ
ーフミラー411に達する。ハーフミラー411で分割される
一方の虚像反射光はリレーレンズ412によりリング状の
空中像Ｉａとして結像される。そして、ミラー413、リ
レーレンズ414、絞り415、結像レンズ416を介して２次
元撮像素子417の受光面417ａに、図８に示すように、リ
ング像Ｉ1が形成される。ここでは、このリング像Ｉ1の
結像倍率は、0.5倍とする。

【００６７】ハーフミラー411で分割された他方の虚像
反射光は第２結像光学系430のミラー431に達し、ここで
反射されてミラー431の後方に対物レンズ17によりリン
グ状の空中像Ｉｂが結像される。そして、ミラー432、
リレーレンズ433、ミラー434、絞り435、ハーフミラー4
36、結像レンズ416を介して２次元撮影素子417の受光面
417aに、図８に示すように、リング像Ｉ2が形成され
る。ここでは、このリング像Ｉ2の結像倍率は、リング
Ｉ1の結像倍率より大きく設定されている。

【００６８】ところで、絞り415は第２絞りとしての役
割を果たし、リレーレンズ414，412によって対物レンズ
17の後方焦点位置にリレーされ、共役像415´がその位
置に形成される。なお、第１結像光学系410は物側にテ
レセントリックとなっている。

【００６９】絞り435は第１絞りとしての役割を果た
し、リレーレンズ433によって被検眼Ｅの前方（対物レ
ンズ17の前方）にリレーされ、ここでは共役像435´が
被検眼の前方25〜50mmの箇所に形成される。

【００７０】ここで、対物レンズ17と絞り415、435との
関係を、模式的に示す図９，１０を参照しつつ説明す
る。

【００７１】図９および図１０は第２結像光学系430の
光路および第１結像光学系410の光路を表わす。

【００７２】いま、絞り435の共役像435´が形成される
光軸上Ｏ上での位置を原点Ｇとして、原点Ｇから光軸方
向に距離Ｌ1だけ離れた箇所に基準位置Ｙを定める。こ
の基準位置Ｙはリング像Ｉ1、Ｉ2どちらもピンボケしな
い位置に決める。そして、この基準位置Ｙに物体高がｈ
の物体（リング像Ｉの半径に相当）を置く。このとき、
第２結像光学系430によって観察面417ａ（２次元撮像素
子417の位置）に形成される像高をｙ１、第１結像光学
系410によって観察面417ａに形成される像高をｙ２とす
る。次に、この既知の物体を距離Ｘ０だけ移動させ、こ
の時の像高ｙ１´、ｙ２´とする。

【００７３】また、観察面417ａから点Ｚまでの距離を
Ｌ１´とし、基準位置ＹからＺ´までの距離をＬ２、絞
り415´から観察面までの距離をＬ２´とする。さら
に、第１および第２結像光学系410,430の対物レンズ17
による各倍率をβ1,β２とする。

【００７４】すると、以下の式が得られる。

【００７５】 ｈ／Ｌ１＝（ｙ１・β１）／Ｌ１´ …（１） ｈ／（Ｌ１＋Ｘ0）＝（ｙ１´・β１）／Ｌ１´ …（２） ｈ／Ｌ2＝ｙ2／（β2・Ｌ２´） …（３） ｈ／（Ｌ2＋Ｘ0）＝ｙ2´／（β2・Ｌ２´） …（４） （１）,（２）式において角倍率β1、距離Ｌ1,Ｌ1´が
定数であるとして、 Ｋ１＝（β１・Ｌ１）／Ｌ１´ Ｋ２＝β１／Ｌ１´ と置くと、（１）,（２）式は、以下の式に変形され
る。

【００７６】 ｈ＝Ｋ１・ｙ１ …（５） ｈ＝Ｋ１・ｙ１´＋Ｋ２・ｙ１´・Ｘ０ …（６） また、（３）,（４）式において角倍率β2、距離Ｌ２,
Ｌ２´が定数であるとして、 Ｋ３＝Ｌ２／（β２・Ｌ２´） Ｋ４＝１／（β２・Ｌ２´） と置くと、（３）,（４）式は、 ｈ＝Ｋ３・ｙ２ …（７） ｈ＝Ｋ３・ｙ２´＋Ｋ４・ｙ２´・Ｘ０ …（８） となる。

【００７７】ここで、定数Ｋ１,Ｋ２,Ｋ３,Ｋ４は、物
体高ｈ、像高ｙを実測することにより求まる。

【００７８】すなわち、（５）、（６）式を変形するこ
とにより、下記の式が得られる。

【００７９】 Ｋ１＝ｈ／ｙ１ …（９） Ｋ２＝（ｈ／ｙ１）・（ｙ１−ｙ１´）／（ｙ１´・Ｘ０） …（１０） Ｋ３＝ｈ／ｙ２ …（１１） Ｋ４＝（ｈ／ｙ２）・（ｙ２−ｙ２´）／（ｙ２´・Ｘ０） …（１２） こうして、既知の物体の物体高ｈとその像高とを実測す
ることにより、定数Ｋ1,Ｋ２,Ｋ３,Ｋ４を求めておく。

【００８０】次に、像高ｈ、基準位置Ｙからの距離Ｘが
未知の場合の測定について説明する。この場合には、
（2）,（4）式において、距離Ｘ0の代わりに距離Ｘとお
く。また、ｙ１´、ｙ２´をｙ１,ｙ２に置き換える。

【００８１】すると、下記の式が得られる。

【００８２】 ｈ＝Ｋ１・ｙ１＋Ｋ２・ｙ１・Ｘ …（１４） ｈ＝Ｋ３・ｙ２＋Ｋ４・ｙ２・Ｘ …（１５） 上記の連立方程式を、距離Ｘおよび物体高ｈについて解
くと、 Ｘ＝（Ｋ３・ｙ２−Ｋ１・ｙ１）／（Ｋ２・ｙ１−Ｋ４・ｙ２）…（１６） ｈ＝Ｋ１・ｙ１＋Ｋ２・ｙ１・Ｘ ＝（Ｋ２・Ｋ３−Ｋ１・Ｋ４）ｙ１・ｙ２／（Ｋ２・ｙ１−Ｋ４・ｙ２） …（１７） となる。Ｋ１〜Ｋ４は決定されているから、像高ｙ１,
ｙ２を測定することによって、基準位置Ｙから物体まで
の距離を測定できることになる。

【００８３】次に、角膜曲率半径ｒとその頂点位置の測
定について図11を参照しながら説明する。

【００８４】図11において、リング像Iの半径（楕円近
似した場合の楕円の長径または短径）を物体高ｈとす
る。このとき、物体高ｈはメリジオナル光線によって決
定される。リング像の直径が３mm程度であるとすると、
角度φは20°程度となり、下記に示す近軸計算式を使う
ことができない。

【００８５】ｈ＝（ｒ・sinφ）／２ そこで、距離Ｌ２を十分に大きくとって、角度φが常に
一定となるようにし、物体高ｈとして絞り435を通る第
２結像光学系430で測定されたものを使用すれば、下記
の反射法則に基づく式を用いることができる。

【００８６】ｈ＝ｒ・sin（φ／２） これを変形すれば、 ｒ＝ｈ／sin（φ／２） …（１８） となる。

【００８７】絞り415を通る光線と絞り435を通る光線が
為す角度が大きくならない程度に距離Ｌ１を設定すれ
ば、（１７）式によって得られた物体高ｈを上記（１
８）式に用いても大きな誤差は無いと考えられるから、
角膜頂点ＥａＰの位置は基準位置Ｙからの距離Ｐｘとし
て、 Ｐｘ＝Ｘ−（ｒ−ｈ／tanφ） …（１９） となる。この角膜頂点位置の計算式（１９）は、球面の
光軸上にリング像が乗っている事が前提であるから、球
面収差の影響を受けるが、実験値に基づき補正すれば良
い。

【００８８】図11において、Ｏ´は角膜曲率中心、Ａ
１,Ａ２は角膜Ｅａを球面と見なした時の球面の法線、
Ａ３は角膜Ｅａへの入射光線である。

【００８９】図12は、このようにして求めた眼底距離と
角膜頂点距離および眼軸長の関係を示したものである。
前述の基準位置Ｙと干渉参照面315が一致している場合
を示す。

【００９０】干渉法によって求めたＬｔ−ＬｒよりＰｘ
を引けば、眼軸長を空気換算した値Ｌｅｙｅが求まる。
基準位置Ｙと干渉参照面315が一致しない場合は、予め
その差を求めておき、計算時に補正すればよい。

【００９１】この第２実施例においても、干渉計測の測
定光は眼底Ｒに集光する必要があり、このために、測定
干渉光学系320に補正光学系56を設けている。被検眼が
乱視を伴っている場合には、クロスシリンダ59ａ、59ｂ
を回転させて補正する。この場合、乱視強度や乱視軸が
事前に分かっていないときは、試行錯誤で補正しなけれ
ばならない。

【００９２】そこで、この第２実施例の場合にも、角膜
頂点位置を測定する際に得られる角膜曲率半径を用い
て、角膜乱視の強度および乱視軸を求め、この値を用い
て角膜乱視を補正するようにする。この測定法では、上
記のように補正すべき乱視強度とその軸の測定も、眼軸
長測定と同時に行なわれるため、第一回目の測定では乱
視補正をできないという弱点がある。ただし逆に、例え
ばある患者に対して乱視が弱いなどの理由で、第一回目
の測定において乱視補正を必要とせずに眼軸長が測定で
きた場合には、その後も乱視補正を気にせずに測定を続
行できるという利点もある。

【００９３】第一および第二の実施例とも、干渉による
測定は、光源の波長を変化させ干渉光の位相変化を測定
して長さを測定したが、いずれもこれに限ることは無
く、可干渉距離の短い光束を用いて光路長を一致させて
長さを求める方法であっても構わない。さらに、各実施
例に使用した乱視補正方法は、測定光を被検眼眼底に集
光してその反射光を用いて眼軸長を測定する方法であれ
ばどの様な方法のものにも適用できる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被検眼が乱視を伴っていても、角膜曲率演算手段が
乱視強度および乱視軸を演算し、回転手段が乱視強度お
よび乱視軸に基づいて乱視補正光学系を回転させて被検
眼角膜の乱視を補正するので、測定光を眼底に十分に集
光させることができ、正確な眼軸長の測定を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる眼軸長測定装置の第１実施例
の光学系の配置関係を示した光学配置図

【図２】クロスシリンダによって乱視の補正を行なう方
法を示した説明図

【図３】クロスシリンダの回転機構を示した斜視図

【図４】各受光器から出力される受光信号に基づいて眼
軸長を求める信号処理回路を示したブロック図

【図５】信号処理回路の各回路から出力される信号を示
した説明図

【図６】モータを制御する制御系の構成を示したブロッ
ク図

【図７】第２実施例の光学系の配置関係を示した光学配
置図

【図８】２次元撮像素子の受光面に形成されるリング像
を示した説明図

【図９】第２結像光学系の絞りと対物レンズを模式的に
示した説明図

【図１０】第１結像光学系の絞りと対物レンズとを模式
的に示した説明図

【図１１】角膜曲率半径とその頂点位置の測定を説明す
る説明図

【図１２】眼底距離と角膜頂点距離および眼軸長の関係
を示した説明図である。

【符号の説明】

７，８ モータ １０ 眼軸長測定光学系（測定光学系） ５６ 補正光学系 ５９ 乱視補正光学部材（乱視補正光学系） １００角膜曲率測定光学系（角膜測定光学系） ３００曲率演算回路（角膜曲率演算手段） ３０１コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検眼の屈折力に応じて測定光束を補正光
   学系で補正して前記被検眼に照射し、該被検眼眼底で反
   射した反射光が入射する測定光学系を備え、該測定光学
   系に入射した反射光を利用して被検眼の眼軸長を測定す
   る眼軸長測定装置であって、 前記被検眼角膜をリング状に照明するリング照明光学系
   と、 前記被検眼角膜で反射する角膜反射光が入射する角膜測
   定光学系と、 この角膜測定光学系に入射する角膜反射光から被検眼角
   膜の曲率半径を演算して乱視強度および乱視軸を求める
   角膜曲率演算手段と、 前記補正光学系に光軸に対して移動可能に設けられ、そ
   の移動量に応じて補正強度や乱視軸の方向が変わる乱視
   補正光学系と、 前記角膜曲率演算手段によって演算される乱視強度およ
   び乱視軸に基づいて前記乱視補正光学系を回転させて被
   検眼角膜の乱視を補正する回転手段と、 を備えていることを特徴とする眼軸長測定装置。